CN106351754B - 发动机废气再循环率的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发动机EGR率的测量方法，包括利用空气流量计测量发动机的进气流量；在EGR阀的阀前和阀后分别安装温度压力传感器，EGR阀开度由汽车发动机控制单元控制，利用温度压力传感器测量EGR阀的废气入口的压力Pb、温度Tb和EGR阀的废气出口的压力Pa、温度Ta；计算废气流量等步骤。本发明在不影响测量精度的情况下，大幅降低在EGR阀前后压力差较小时EGR率的测量误差。

Description

发动机废气再循环率的测量方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体是一种发动机EGR率的测量方法。
背景技术
废气再循环(EGR)，是指发动机控制单元(ECU)根据发动机在不同的转速、负荷、温度、进气流量等参数下，适当地打开EGR阀，使废气通过EGR阀进入进气系统，与新鲜气混合以后重新进入发动机缸内进行燃烧。废气再循环，由于能够同时提升燃油经济性和降低排放成为热门的发动机技术手段。外部冷却EGR有利于发动机降低油耗与排放，但如果控制不佳，EGR率过多与过少都会导致发动机工作状况恶化。现有的EGR率测量与计算方法主要包括以下几种方法：
1、温度法：基于能量守恒与一系列假设，通过测量新鲜气，废气和混合气的温度计算EGR率。但是现在的外部冷却EGR，由于温差较小，此方法会带来较大的误差。
2、CO2浓度法：通过测量进气与排气的二氧化碳的浓度，近似计算EGR率。该方法不利于实车搭载，以体积百分数代替质量百分数，带来计算误差。
3、定义法：通过直接测量回流的废气质量和新鲜气质量，直接计算EGR率。在废气的流量测量中，由于废气的温度较高，同时会含有炭烟，有机物等，容易造成测量元件的腐蚀，增加了流量测量元件的成本，同时影响测量的准确性。
4、绝热喷管计算法：通过假设管道为绝热喷管，通过基础热力学公式计算废气流量，结合进气流量计算EGR率。当EGR阀前后的压力差较小时，此方法将对压力传感器的测量误差极为敏感，较小的压力测量误差会带来巨大的EGR率计算误差。
发明内容
本发明针对绝热喷管计算法，提供一种发动机废气再循环率的测量方法，该方法在不影响测量精度的情况下，大幅降低在EGR阀前后压力差较小时EGR率的测量误差。本发明主要解决在发动机使用低压冷却EGR时，由于EGR阀两端压差过小，无法通过传统的公式精确计算EGR率。本发明为低压冷却EGR提供一个测量结果精确，误差较小的发动机EGR率测量与计算方法(尤其针对EGR阀前后压比大于0.99时的精确计算)
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
一种发动机EGR率的测量方法，其特点在于该方法包括以下步骤：
1)利用空气流量计测量发动机的进气流量Mair；
2)在EGR阀前与阀后分别安装温度与压力传感器，EGR阀开度由汽车发动机控制单元控制，利用温度压力传感器测量EGR阀的废气入口的压力Pb、温度Tb和EGR阀的废气出口的压力Pa、温度Ta；
3)当Pa/Pb<0.99时，按公式(1)计算废气流量Megr：
A(α)＝(1+c(2)α+c(3)α2+c(4)α3) (2)
其中，A(α)是等效流通面积，α为EGR阀开度，r为比热比，C(1),C(2),C(3),C(4)为优化系数；
4)当Pa/Pb>0.99时，按公式(3)计算废气流量Megr：
5)按公式4计算EGR率：
所述的EGR阀前与阀后的采样点选择压差最大的采样点设置温度压力传感器进行温度和压力测量。
所述的EGR阀的阀前压力传感器移至三元催化后，而阀前温度传感器位置不变。
增加一路EGR回路，使用两路EGR回路测量，在每路EGR回路中计算流经每路EGR路的废气流量，Merg1与Merg2，Megr＝Megr1+Megr2，最后通过下列公式计算EGR率：
本发明的有益效果是：
1、使用了分段的概念，对不同压力比范围内使用不同的计算方法计算EGR流量。可以大大降低当阀后阀前压力比接近1时，由于测量误差带来的EGR率计算误差。通过分段的方法可以保留原公式带来的简便性，同时又保证EGR率的计算精度。
2、扩大了括号内分母的数值，使得压力比阈值可以变大，减少需要标定的成本。
附图说明
图1是本发明发动机废气再循环率的测量实施例1、实施例2的EGR回路示意图。
图2是本发明EGR阀前后的温度、压力传感器安装位置示意图。
图3是EGR阀的截面示意图。
图4是本发明发动机废气再循环率的测量实施例3的EGR回路示意图。
图中：1空气流量计；2涡轮增压器；3进气中冷器；4节气门；5进气歧管；6缸体；7三元催化器；8EGR中冷器；9EGR阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
先请参阅图1，图1是本发明发动机废气再循环率的测量实施例1的EGR回路示意图。由图可见，本发明发动机EGR率的测量方法，该方法包括以下步骤：
1)利用空气流量计测量发动机的进气流量Mair；
2)在EGR阀的阀前和阀后分别安装温度、压力传感器，EGR阀开度由汽车发动机控制单元控制，利用温度、压力传感器测量EGR阀的废气入口的压力Pb、温度Tb和EGR阀的废气出口的压力Pa、温度Ta；
3)当Pa/Pb<0.99时，按公式(1)计算废气流量Megr：
A(α)＝(1+c(2)α+c(3)α2+c(4)α3) (2)
其中，A(α)是等效流通面积，α为EGR阀开度，r为比热比，C(1),C(2),C(3),C(4)为优化系数；
4)当Pa/Pb>0.99时，按公式(3)计算废气流量Megr：
5)按公式4计算EGR率：
对于Pa/Pb，除了通过Pa/(Pb+100)外，可以通过其他方法增大分母，从而提高阈值，减少标定成本。
从数学方法上，可以通过Pa/(1.01×Pb)来实现。此方法简单改变公式即可。
从改变结构的方法上，可以通过改变选取阀前与阀后压差更大的采样点，从而降低压力比，增加阈值。或者可以增加EGR阀入口管径的方法，使Pb更加接近总压，从而降低Pa/Pb的数值。改进的方法包括：
1、测量阀前的总压，代替静压，压力采集方式图1。可以测得阀前压力的总压，总压大于静压，有助于减小误差。
2、将阀前压力传感器移至三元催化后，实施例2，如图1，而阀前温度传感器位置不变，此方法之前所述公式无需改变。
3、增加一路EGR，使用两路EGR回路，实施例3如图4所示。发动机标定时，避免一路阀门全开导致阀前阀后压差过小，从而回避因为阀前阀后压力比接近1导致基础公式误差大带来的问题。
使用如图双EGR回路系统。在每路EGR回路中，计算流经每路EGR路的废气流量，Merg1与Merg2。
最后通过公式计算EGR率：
Megr＝Megr1+Megr2

Claims (4)

1.一种发动机EGR率的测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)利用空气流量计测量发动机的进气流量Mair；
2)在EGR阀的阀前和阀后分别安装温度传感器和压力传感器，EGR阀开度由汽车发动机控制单元控制，利用温度传感器和压力传感器测量EGR阀的废气入口的压力Pb、温度Tb和EGR阀的废气出口的压力Pa、温度Ta；
3)当Pa/Pb<0.99时，按公式(1)计算废气流量Megr：
A(α)＝(1+c(2)α+c(3)α2+c(4)α3)(2)
其中，A(α)是等效流通面积，α为EGR阀开度，r为比热比，C(1),C(2),C(3),C(4)为优化系数；
4)当Pa/Pb>0.99时，按公式(3)计算废气流量Megr：
5)按公式4计算EGR率：
2.根据权利要求1所述的发动机EGR率的测量方法，其特征在于所述的EGR阀前与阀后的采样点选择压差最大的采样点设置温度传感器和压力传感器进行温度和压力测量。
3.根据权利要求2所述的发动机EGR率的测量方法，其特征在于所述的EGR阀的阀前压力传感器移至三元催化后，而阀前温度传感器位置不变。
4.根据权利要求1所述的发动机EGR率的测量方法，其特征在于增加一路EGR回路，使用两路EGR回路测量，在每路EGR回路中计算流经每路EGR路的废气流量，Merg1与Merg2，Megr＝Megr1+Megr2，最后通过下列公式计算EGR率：
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